تقرير بحثي شامل عن سبيكة التيتانيوم والتيتانيوم: الخصائص الأساسية والتقدم البحثي والتحديات المستقبلية

1 الخصائص الفيزيائية والكيميائية الأساسية لسبائك التيتانيوم وسبائك التيتانيوم
يحتل التيتانيوم ، باعتباره المعدن الإضافي الاستراتيجي ، موضعًا لا يمكن الاستغناء عنه في الحقل الصناعي النهائي العالي- مع قوته المحددة الممتازة (نسبة القوة/الكثافة) وجميع - مقاومة تآكل البيئة. تبلغ كثافة التيتانيوم 4.51 جم/سم مكعب (حوالي 57 ٪ من الصلب) ، لكن قوتها تعادل قوة الصلب العالي- ، مما يجعلها أعلى قوة محددة بين المواد المعدنية. الهيكل البلوري للتيتانيوم هو سداسية إغلاق - معبأة (HCP ، المرحلة) أقل من 882 درجة والجسم - مكعب محور (BCC ، المرحلة) فوق 882 درجة. توفر خاصية تغيير المرحلة هذه إمكانيات غنية لتصميم السبائك.

 

1.1 القدرة الميكانيكية والبيئية على التكيف عالية ومنخفضة الأداء في درجات الحرارة: لا تزال سبائك التيتانيوم تحافظ على قوة جيدة في نطاق 450 - 600 درجة ، مثل ti - 6al-4V ، والتي تحافظ على قوة العائد تزيد عن 500 ميجا باسكال في 400 درجة. أداء درجة الحرارة المنخفض هو أكثر رائعة. إن استطالة سبيكة TA7 عند -253 درجة درجة حرارة الهيدروجين السائلة أكبر من 12 ٪ ، مما يجعلها المادة المفضلة لحاويات الوقود المبردة بالفضاء. آلية مقاومة التآكل: يتشكل فيلم Tio₂ الكثيف (سمك 5-20 نانومتر) على الفور على سطح التيتانيوم ، مما يجعل معدل التآكل في مياه البحر ، والكلور ألكالي والوسائط الحمضية أقل من 0.001 مم/أ. إن مقاومتها لتكسير التآكل وتآكل الإجهاد (SCC) أفضل بكثير من المقاوم من الفولاذ المقاوم للصدأ ، ويعرف باسم "المعدن المحيط". التوافق الحيوي: تكون الكثافة الحالية للخلط الذاتي للتيتانيوم النقي في سوائل الجسم المحاكاة منخفضة تصل إلى 2.24 × 10⁻⁸ A/cm² ، ونقص إطلاق أيون معدني يجعلها مادة أساسية للمفاصل الاصطناعية وزراعة الأسنان.

 

1.2 تحديات المعالجة المتأصلة في العيوب الموصلية الحرارية: تبلغ الموصلية الحرارية 17 واط/م · ك (1/14 من الألومنيوم) ، ودرجة الحرارة في منطقة القطع تصل إلى أكثر من 1000 درجة ، مما يلبس تلبس الأدوات. النشاط الكيميائي العالي: يتفاعل مع O و N و H في درجات حرارة عالية لإنشاء طبقة صلبة 50 - 200 ميكرون ، والتي تتطلب حماية الجو الخاملة للمعالجة. معامل مرنة منخفضة: حوالي 110 GPA (1/2 من الصلب) ، مما يؤدي إلى معالجة شديدة وارتفاع الصعوبة في السيطرة على دقة الأجزاء الرقيقة الجدران.